Ile waży kilogram? Naukowcy badają ten pozornie prosty problem od setek lat.
W 1795 r. Francja uchwaliła prawo, które określało „gram” jako „absolutną masę wody w sześcianie, którego objętość jest równa jednej setnej metra w temperaturze topnienia lodu (czyli 0°C)”. W 1799 r. naukowcy odkryli, że objętość wody jest najbardziej stabilna, gdy gęstość wody jest najwyższa w temperaturze 4°C, więc definicja kilograma została zmieniona na „masę 1 decymetra sześciennego czystej wody w temperaturze 4°C”. W ten sposób powstał czysty kilogram pierwotny platyny, kilogram jest definiowany jako równy jego masie, która jest nazywana kilogramem archiwalnym.
Ten archiwalny kilogram był używany jako punkt odniesienia przez 90 lat. W 1889 r. Pierwsza Międzynarodowa Konferencja Metrologii zatwierdziła replikę stopu platyny i irydu najbardziej zbliżoną do archiwalnego kilograma jako międzynarodowy oryginalny kilogram. Waga „kilograma” jest definiowana przez cylinder ze stopu platyny i irydu (90% platyny, 10% irydu), który ma około 39 mm wysokości i średnicy i jest obecnie przechowywany w piwnicy na obrzeżach Paryża.
Międzynarodowy kilogram oryginalny
Od czasów Oświecenia społeczność geodetów dążyła do ustanowienia uniwersalnego systemu geodezyjnego. Chociaż jest to wykonalny sposób wykorzystania obiektu fizycznego jako punktu odniesienia pomiaru, ponieważ obiekt fizyczny jest łatwo uszkadzany przez czynniki spowodowane przez człowieka lub czynniki środowiskowe, stabilność zostanie naruszona, a społeczność pomiarowa zawsze chciała porzucić tę metodę tak szybko, jak to możliwe.
Po przyjęciu przez kilogram międzynarodowej oryginalnej definicji kilograma pojawia się pytanie, które bardzo niepokoi metrologów: jak stabilna jest ta definicja? Czy będzie dryfować z czasem?
Należy powiedzieć, że pytanie to zostało zadane na początku definiowania jednostki masy kilograma. Na przykład, gdy kilogram został zdefiniowany w 1889 r., Międzynarodowe Biuro Miar i Wag wyprodukowało 7 kilogramowych odważników ze stopu platyny i irydu, z których jeden jest Międzynarodowym Oryginalny kilogram jest używany do definiowania jednostki masy kilograma, a pozostałe 6 odważników wykonanych z tego samego materiału i tego samego procesu jest używanych jako wtórne punkty odniesienia w celu sprawdzenia, czy występuje dryft w czasie między nimi.
Jednocześnie, wraz z rozwojem technologii o wysokiej precyzji, potrzebujemy również bardziej stabilnych i dokładnych pomiarów. Dlatego zaproponowano plan ponownego zdefiniowania międzynarodowej jednostki podstawowej za pomocą stałych fizycznych. Użycie stałych do zdefiniowania jednostek miary oznacza, że te definicje spełnią potrzeby następnej generacji odkryć naukowych.
Według oficjalnych danych Międzynarodowego Biura Miar i Wag, w ciągu 100 lat od 1889 do 2014 r. spójność jakościowa innych oryginalnych kilogramów i międzynarodowego oryginalnego kilograma zmieniła się o około 50 mikrogramów. Pokazuje to, że istnieje problem ze stabilnością fizycznego punktu odniesienia jednostki jakości. Chociaż zmiana o 50 mikrogramów wydaje się niewielka, ma ona duży wpływ na niektóre branże high-end.
Jeśli podstawowe stałe fizyczne zostaną użyte do zastąpienia kilograma jako fizycznego punktu odniesienia, stabilność jednostki masy nie zostanie naruszona przez przestrzeń i czas. Dlatego w 2005 r. Międzynarodowy Komitet Miar i Wag opracował ramy dla użycia podstawowych stałych fizycznych do zdefiniowania niektórych podstawowych jednostek Międzynarodowego Układu Jednostek. Zaleca się, aby stała Plancka była używana do zdefiniowania jednostki masy kilograma, a kompetentne laboratoria na szczeblu krajowym są zachęcane do prowadzenia powiązanych prac badawczych.
Dlatego podczas Międzynarodowej Konferencji Metrologicznej w 2018 r. naukowcy zagłosowali za oficjalnym wycofaniem międzynarodowego prototypu kilograma i zmienili stałą Plancka (symbol h) na nowy standard, aby na nowo zdefiniować „kg”.
Czas publikacji: 05-03-2021